(57)【要約】【課題】  ウエハの裏面欠陥をその表面に形成されたパターンと関連して検出する。【解決手段】表面に複数の回路パターンが形成されたウエハＷの裏面の欠陥を検査する検査装置ＳＴ２が、ウエハＷの裏面を照明する裏面照明装置１２０と、裏面照明装置１２０により照明された照明光の正反射光が入射しない位置に配置された裏面撮像装置１３０と、この裏面撮像装置１３０により撮像されたウエハＷからの散乱光に基づく画像からウエハＷの裏面における欠陥の存在およびその位置を検出する画像処理検査部５０とを有して構成される。画像処理検査部５０は、ウエハの表面において回路のパターンを分割するダイシングラインの画像を裏面撮像装置１３０により撮像されたウエハ裏面画像に合成して合成画像を生成し、この合成画像に基づいて欠陥の位置を各回路パターン位置と対応させて検出する。【選択図】図２
2010190740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパターンがそれぞれ予め定められた位置に形成された表面を有する被検基板の裏面の欠陥を検査する基板検査装置であって、
前記被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出する裏面欠陥検出部と、
前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させる欠陥対応部とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
前記裏面欠陥検出部が、前記被検基板の裏面を照明する照明部と、前記照明部により照明された前記被検基板の裏面を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像から欠陥の存在およびその位置を検出する画像処理検出部とを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記画像処理検出部は、前記被検基板の表面において前記複数のパターンを分割する分割ラインの画像を生成し、この分割ラインの画像を前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像に合成して合成画像を生成し、
前記欠陥対応部は、前記合成画像に基づいて前記欠陥の位置を前記複数のパターン位置と対応させることを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記照明部により照明された前記被検基板の裏面からの正反射光の出射範囲から外れた暗視野位置に前記撮像部が配置され、前記撮像部が前記照明部から前記被検基板の裏面に照明された照明光のうちの正反射光以外の光を受光して前記被検基板の裏面を撮像し、前記画像処理検出部は前記正反射光以外の光の撮像結果に基づいて欠陥の存在およびその位置を検出することを特徴とする請求項２もしくは３に記載の基板検査装置。
【請求項５】
表面に複数のパターンがそれぞれ予め定められた位置に形成される被検基板の裏面の欠陥を検査する基板検査方法であって、
前記被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出する裏面欠陥検出ステップと、
前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させる欠陥対応ステップとを備えたことを特徴とする基板検査方法。
【請求項６】
前記裏面欠陥検出ステップが、
前記被検基板の裏面を照明する照明ステップと、
前記照明部により照明された前記被検基板の裏面を撮像する撮像ステップと、
前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像から欠陥の存在およびその位置を検出する画像処理検出ステップとを有することを特徴とする請求項５に記載の基板検査方法。
【請求項７】
前記画像処理検出ステップにおいては、前記被検基板の表面において前記複数のパターンを分割する分割ラインの画像を生成し、この分割ラインの画像を前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像に合成して合成画像を生成し、
前記欠陥対応ステップにおいては、前記合成画像に基づいて前記欠陥の位置を前記複数のパターン位置と対応させることを特徴とする請求項６に記載の基板検査方法。
【請求項８】
前記撮像ステップにおいて前記被検基板の裏面を撮像する撮像装置が、前記照明部により照明された前記被検基板の裏面からの正反射光の出射範囲から外れた暗視野位置に配置され、
前記撮像装置は前記照明部から前記被検基板の裏面に照明された照明光のうちの正反射光以外の光を受光して前記被検基板の裏面を撮像し、
前記画像処理検出ステップにおいては、前記撮像装置による前記正反射光以外の光の撮像結果に基づいて欠陥の存在およびその位置を検出することを特徴とする請求項６もしくは７に記載の基板検査方法。
【請求項９】
表面に複数のパターンがそれぞれ予め定められた位置に形成される被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出する裏面欠陥検出部の作動制御と、前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させる欠陥対応部による作動制御を行うプログラムであって、
前記裏面欠陥検出部により前記被検査前記被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出させ、前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させて検出するように構成された基板検査プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等に代表される表面に複数のパターンが形成された被検基板の裏面を検査する検査装置、方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、ウエハとも称する）は種々の製造工程を経て表面に複数の回路パターンが形成され、最終的に回路パターン毎に分割切断されて半導体チップ（ＩＣチップ等）が作られる。このとき各製造工程においてその表面に欠陥が存在すると、回路パターンからなる半導体チップ（以下、チップとも称する）の所期の性能が得られなくなる等の影響が生じるため、ウエハ製造工程等における表面の欠陥検査は非常に重要である。そのため、ウエハ表面の欠陥検査を行う装置は従来から種々のものが知られている。このような装置として、例えば、ウエハの表面から出射される回折光の強度変化を利用して回路パターンを検査する表面検査装置がある。この表面検査装置によれば、回路パターンを形成するための露光装置のデフォーカスや露光量不良に基づく線幅不良、回路パターンの断面形状不良等を検出することができる。
【０００３】
このような露光工程における回路パターンの線幅不良等、ウエハの製造工程における表面欠陥の発生は、ウエハ裏面に存在する傷やゴミの付着等の裏面欠陥に関連することが多いと考えられ、これに伴ってウエハ裏面の欠陥検査が重要となってきている。このような裏面検査装置として、ウエハの裏面に存在する欠陥からの散乱光を検出してウエハの裏面を検査する裏面検査装置が知られている（特許文献１を参照）。なお、この裏面検査装置ではウエハ裏面における欠陥の数とおおまかな欠陥位置を検出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０‐９２８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のようにウエハ表面には複数の回路パターンが形成されているが、ウエハ表面に欠陥がなくてもウエハの裏面に欠陥が存在する場合に、特にこの欠陥と表裏関係の位置にある回路パターンが、ウエハ製造工程等においてこの欠陥の影響を受け、この回路パターンを用いて構成される製品すなわち半導体チップ等の性能に悪影響を及ぼすおそれがあると考えられる。すなわち、ウエハの表面に回路パターンを形成した後にこのウエハを回路パターン毎に切断分割して半導体チップを製造するのであるが、この半導体チップの表面の回路パターンは欠陥がなく正常であったとしても、その裏面に欠陥が存在する場合、製造工程においてこの欠陥の影響を受けて完成後の半導体チップの性能が低下したり、損なわれたりするおそれがあると考えられる。
【０００６】
このことに鑑みれば、ウエハ裏面の欠陥検査においては、欠陥の存在および位置を検出する際に、その位置がウエハ表面に形成された回路パターンとどのような表裏位置関係にあるかを検出することが重要である。ところが従来の裏面検査装置では、ウエハ裏面の欠陥位置および数を検出しているだけで、この欠陥とウエハ表面に形成されたパターン位置との位置関係については考慮されておらず、この位置関係を検出していなかった。このため従来では、ウエハ裏面の欠陥とウエハ表面の回路パターンの位置との表裏での対応位置関係は分からず、ウエハ裏面の欠陥の存在は検出できても、この欠陥の影響を受ける表面の回路パターンとの関係については考慮されていなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みたものであり、裏面欠陥を表面に形成されたパターンと関連して検出することができる検査装置、方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するため、本発明に係る検査装置は、複数のパターンがそれぞれ予め定められた位置に形成された表面を有する被検基板の裏面の欠陥を検査する基板検査装置であって、前記被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出する裏面欠陥検出部と、前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させる欠陥対応部とを備えて構成される。
【０００９】
上記基板検査装置において、前記裏面欠陥検出部が、前記被検基板の裏面を照明する照明部と、前記照明部により照明された前記被検基板の裏面を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像から欠陥の存在およびその位置を検出する画像処理検出部とを有して構成されるのが好ましい。
【００１０】
また、上記基板検査装置において、前記画像処理検出部は、前記被検基板の表面において前記複数のパターンを分割する分割ラインの画像を生成し、この分割ラインの画像を前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像に合成して合成画像を生成し、前記欠陥対応部は、前記合成画像に基づいて前記欠陥の位置を前記複数のパターン位置と対応させるようにしても良い。
【００１１】
また、上記基板検査装置において、前記照明部により照明された前記被検基板の裏面からの正反射光の出射範囲から外れた暗視野位置に前記撮像部が配置され、前記撮像部が前記照明部から前記被検基板の裏面に照明された照明光のうちの正反射光以外の光を受光して前記被検基板の裏面を撮像し、前記画像処理検出部は前記正反射光以外の光の撮像結果に基づいて欠陥の存在およびその位置を検出するようにしても良い。
【００１２】
一方、本発明に係る基板検査方法は、表面に複数のパターンがそれぞれ予め定められた位置に形成される被検基板の裏面の欠陥を検査する基板検査方法であって、前記被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出する裏面欠陥検出ステップと、前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させる欠陥対応ステップとを備える。
【００１３】
上記基板検査方法において、前記裏面欠陥検出ステップが、前記被検基板の裏面を照明する照明ステップと、前記照明部により照明された前記被検基板の裏面を撮像する撮像ステップと、前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像から欠陥の存在およびその位置を検出する画像処理検出ステップとを有するのが好ましい。
【００１４】
また、上記基板検査方法における前記画像処理検出ステップにおいては、前記被検基板の表面において前記複数のパターンを分割する分割ラインの画像を生成し、この分割ラインの画像を前記撮像部により撮像された前記被検基板の裏面の画像に合成して合成画像を生成し、前記欠陥対応ステップにおいては、前記合成画像に基づいて前記欠陥の位置を前記複数のパターン位置と対応させるようにしても良い。
【００１５】
また、前記撮像ステップにおいて前記被検基板の裏面を撮像する撮像装置が、前記照明部により照明された前記被検基板の裏面からの正反射光の出射範囲から外れた暗視野位置に配置され、前記撮像装置が前記照明部から前記被検基板の裏面に照明された照明光のうちの正反射光以外の光を受光して前記被検基板の裏面を撮像し、前記画像処理検出ステップにおいては、前記撮像装置による前記正反射光以外の光の撮像結果に基づいて欠陥の存在およびその位置を検出するようにしても良い。
【００１６】
さらに、本発明に係る基板検査プログラムは、表面に複数のパターンがそれぞれ予め定められた位置に形成される被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出する裏面欠陥検出部の作動制御と、前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させる欠陥対応部による作動制御を行うプログラムであって、前記裏面欠陥検出部により前記被検査前記被検基板の裏面の欠陥の存在およびその位置を検出させ、前記裏面欠陥検出部により検出された欠陥の位置をその表面に形成された前記複数のパターン位置と対応させて検出するように構成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被検基板（ウエハ等）の裏面の欠陥が被検基板の表面のパターンとどのような表裏位置関係となっているかを検出できるため、ウエハをその表面の回路パターン毎に分割して半導体チップを製造した場合、どのチップの裏面に欠陥があるかを把握でき、この欠陥による製品に対する性能への影響等を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る検査方法の内容を示すフローチャートである。
【図２】本発明を適用した基板検査装置の全体構成を示す図である。
【図３】この基板検査装置による検査対象となる半導体ウエハを模式的に示す説明図である。
【図４】ウエハの裏面に欠陥ｄ１が存在する場合のウエハ裏面をその表面のダイシングラインと合成して示す説明図である。
【図５】ウエハの裏面に欠陥ｄ２が存在する場合のウエハ裏面をその表面のダイシングラインと合成して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る基板検査装置の一例を図２に示している。この基板検査装置１は、多数の回路パターンが形成された半導体ウエハＷ（以下、単にウエハＷと称する）の表面を撮像する表面検査ステージＳＴ１と、ウエハＷの裏面を撮像する裏面検査ステージＳＴ２と、各検査ステージＳＴ１，ＳＴ２により撮像されたウエハＷの画像に基づいて欠陥検査を行う画像処理検査部５０とを備えて構成される。
【００２０】
まず、表面検査ステージＳＴ１におけるウエハＷの表面検査について説明する。表面検査ステージＳＴ１は、表面を上に向けた状態でウエハＷを載置保持する表面検査用ホルダ１０を備え、不図示のウエハ搬送装置により搬送されてくるウエハＷがこの表面検査用ホルダ１０の上に載置され真空吸着等の手段を用いて固定保持される。このとき、ウエハＷは、ウエハ端部に形成された切欠部Ｎ（図３を参照）を基準に位置合わせされて表面検査用ホルダ１０に保持される。保持されたウエハＷはアライメント機構（不図示）で所定のアライメントマークが検出され、アライメントマークの位置を基準とした座標系が設定される。
【００２１】
表面検査用ホルダ１０は、このように固定保持したウエハＷの中心（表面検査用ホルダ１０の中心）を通りウエハ表面に垂直な軸ＡＸ（以下、垂直軸ＡＸと称する）を回転軸としてウエハＷを回転（ウエハＷの表面内での回転）可能に保持する。また、表面検査用ホルダ１０は、ウエハ表面を通る軸を中心にウエハＷをチルト（傾動）させ、ウエハ表面に対する検査用照明光の入射角θｉを調整可能である。
【００２２】
表面検査ステージＳＴ１はさらに、表面検査用ホルダ１０に固定保持されたウエハＷの表面に検査用照明光（以下、照明光と称する）を照射する照明光学系２０と、照明光学系２０により照明光が照射されたウエハＷの表面を撮像する撮像光学系３０とを備えて構成される。
【００２３】
照明光学系２０は、水銀ランプ等の光源を有して照明光を出射する表面照明装置２１と、表面照明装置２１から出射される照明光をウエハＷの表面に向けて反射させる照明系凹面鏡２２とを主体に構成される。表面照明装置２１は、波長選択フィルタ（図示せず）を有して構成され、ウエハ表面に形成された回路パターンに応じた特定の波長を有する照明光を出射することができる。表面照明装置２１から出射された照明光は、照明光学系２０の光軸を中心に広がり（発散して）照明系凹面鏡２２へ出射されるが、表面照明装置２１の出射端が照明系凹面鏡２２の焦点位置に配置されているため、照明系凹面鏡２２によりほぼ平行な光束に変換されて表面検査用ホルダ１０に保持されたウエハＷの表面全体にほぼ等しい入射角で照射される。
【００２４】
撮像光学系３０は、ウエハＷの表面からの検査光（正反射光もしくは回折光）を集光する撮像系凹面鏡３１と、撮像系凹面鏡３１により集光された検査光を受けてウエハＷの表面の像を形成する表面撮像装置３５とを主体に構成される。撮像系凹面鏡３１は、正反射光を検査光として検査を行う場合には、表面検査用ホルダ１０のチルト調整により、ウエハＷの表面に入射角θｉで照射された検査用照明光がウエハＷの表面で正反射されて出射角θｒ（＝入射角θｉ）を有して出射された正反射検査光を受光するように設定され、このウエハＷの表面からの正反射検査光を反射して表面撮像装置３５に向かう収束光束に変換（集光）する。また、回折光を検査光として検査を行う場合には、表面検査用ホルダ１０のチルト調整により、ウエハＷの表面に入射角θｉで照射された検査用照明光がウエハＷの表面で反射されて出射角θｒ（回折角）を有して出射された回折光を受光するように設定され、ウエハＷの表面からの回折光である検査光を反射して表面撮像装置３５に向かう収束光束に変換（集光）する。
【００２５】
このようにして撮像系凹面鏡３１により反射集光された検査光は、表面撮像装置３５の結像レンズ３６を通って撮像素子３７に達し、ウエハＷの表面の像（正反射光による像もしくは回折光による像）が撮像素子３７の撮像面に形成される。表面撮像装置３５の撮像素子３７は、その撮像面に形成されたウエハ表面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部５０に出力する。画像処理検査部５０には、図２に示すように、良品ウエハの画像（検査基準画像）やウエハマップ情報が予め記憶されたデータベース部５１と、検査結果等を表示する画像表示装置５２とが電気的に接続されている。
【００２６】
ところで、ウエハＷの表面には、図３に示すように、多数の回路パターン（露光ショットパターン）が規則的に並んで形成されており、各々の回路パターンはウエハ表面を縦横に延びて形成された複数のダイシングラインＤにより囲まれており、ダイシングラインＤに沿ってウエハを切断してそれぞれ回路パターンを有してなるチップＴが作られるようになっている。上記ウエハマップ情報は、このような各回路パターンからなるチップのサイズ情報（上記ダイシングラインＤの位置情報）や、ウエハＷ上における切欠部Ｎを基準とした座標位置情報などから構成される。なお、図３では詳細な図示を省略しているが、回路パターンは実際には微細な素子や配線等から構成されている。一方、ウエハＷの裏面は滑らかな面状に形成されている（すなわち回路パターン等が形成されていない）。
【００２７】
画像処理検査部５０は、表面撮像装置３５の撮像素子３７から入力されたウエハ表面の画像信号に基づいて、ウエハＷの表面のデジタル画像を生成する。そして、画像処理検査部５０は、アライメントマークの位置を基準とした座標系でウエハ表面の画像（デジタル画像）とデータベース部５１にある良品ウエハの画像（検査基準画像）とを比較して、欠陥の有無を検査する。具体的には、ウエハ表面の画像における（輝度値に相当する）信号強度を、良品ウエハの画像における信号強度と比較し、信号強度の変化量が予め設定した閾値を超えたとき、欠陥があると判定する。そして、画像処理検査部５０による検査結果およびそのときのウエハ表面の画像が画像表示装置５２に出力表示される。
【００２８】
以上説明したように、表面検査ステージＳＴ１では、照明光学系２０により特定の波長を有する照明光をウエハＷの表面に照射し、ウエハ表面からの検査光（正反射光もしくは回折光）を表面撮像装置３５の撮像素子３７で受光してウエハ表面の画像信号を生成し、その画像信号が画像処理検査部５０に送られる。そして、画像処理検査部５０において、撮像素子３７からの画像信号に基づいて生成されたウエハ表面の画像と、良品ウエハの画像（検査基準画像）とを比較して、検査基準画像との相違点の有無を検出する。そして、例えば、検査対象となるウエハＷの表面にデフォーカスによる膜厚ムラ、パターン形状の異常、異物の付着、傷等の欠陥が存在する場合には、その部分に検査基準画像との明暗差が検出されるため、欠陥が存在することが検出される。
【００２９】
次に、裏面検査ステージＳＴ２におけるウエハＷの裏面検査について説明する。裏面検査ステージＳＴ２は、図２に示すように、裏面を下方に露出させた状態でウエハＷを保持する裏面検査用ホルダ１１０を備え、不図示のウエハ搬送装置により搬送されてくるウエハＷがこの裏面検査用ホルダ１１０により裏面を下方に露出させて保持される。このとき、ウエハＷは、切欠部Ｎ（図４を参照）を基準に位置合わせされて保持される。裏面検査用ホルダ１１０は、例えばウエハＷの周縁部のみを支持する支持部材、もしくはウエハＷの裏面全体を支持する透明な支持部材により構成され、ウエハＷの裏面を下方に露出させた状態で保持することが可能になっている。
【００３０】
裏面検査ステージＳＴ２はさらに、裏面検査用ホルダ１１０に保持されたウエハＷの裏面に対して浅い（小さい）角度で検査用照明光Ｌｉ（以下、照明光Ｌｉと称する）を照射する裏面照明装置１２０と、裏面照明装置１２０により照明光Ｌｉが照射されたウエハＷの裏面を撮像する裏面撮像装置１３０とを備えて構成される。
【００３１】
裏面照明装置１２０によりウエハＷの裏面に照射された照明光Ｌｉは、ウエハＷの裏面が滑らかな面状に形成されているため、ウエハ裏面において正反射されて正反射光Ｌｏ(1)が図２に示すように出射する。裏面撮像装置１３０は、ウエハＷの裏面全体を一括視野に捉え得る倍率の結像レンズ１３１および撮像素子１３２を有し、ウエハＷの裏面からの正反射光Ｌｏ(1)が入射しない位置（本実施形態ではウエハＷの裏面と対向する位置）に配置され、暗視野照明を利用してウエハＷの裏面を撮像するように構成されている。裏面撮像装置１３０の撮像素子１３２は、その撮像面に形成されたウエハＷの裏面の像を画像信号に変換して画像処理検査部５０に出力する。
【００３２】
裏面撮像装置１３０によりウエハＷの裏面を撮像した場合、裏面撮像装置１３０には正反射光Ｌｏ(1)が入射しないため、ウエハＷの裏面に傷やゴミの付着などがなく正常なウエハＷであれば、撮像素子１３２からの画像信号に基づいて画像処理検査部５０により生成される画像としては、真っ黒なウエハ裏面の画像が得られるだけである。しかしながら、ウエハＷの裏面に欠陥ｄ（傷やゴミの付着など）が存在した場合には、ウエハ裏面に照射された照明光Ｌｉがこの欠陥ｄで乱反射され、その乱反射光である散乱光Ｌｏ(2)の一部が裏面撮像装置１３０にも入射する。このため、撮像素子１３２からの画像信号に基づいて画像処理検査部５０により生成されるウエハ裏面の画像には、欠陥ｄを示す輝点（所定輝度よりも明るい輝度を有する部分）が現れ、これによりウエハＷの裏面における欠陥ｄの存在を検出できる。
【００３３】
画像処理検査部５０は、上述のように裏面撮像装置１３０の撮像素子１３２から入力されたウエハ裏面の画像信号に基づいて、ウエハＷの裏面のデジタル画像を生成する。さらに画像処理検査部５０は、このウエハ裏面の画像（デジタル画像）において、ウエハ裏面の切欠部Ｎと外径を基準とした座標位置とウエハ表面に形成された各チップＴ（図３を参照）の座標位置との対応づけを行う。具体的には、生成したウエハ裏面の画像に、データベース部５１に記憶されたウエハマップ情報（チップサイズや位置座標情報）に基づいて生成したダイシングラインＤを合成する画像処理を行う。これにより、ウエハ裏面の座標位置がウエハ表面のどのチップＴに相当するかが対応づけられる。なお、ダイシングラインＤに代えて、ウエハ表面に形成される回路パターン情報そのものを用いてウエハ裏面の座標位置がウエハ表面のどのチップＴに相当するかを対応づけても良い。
【００３４】
そして、画像処理検査部５０は、このウエハ裏面の合成画像における（輝度値に相当する）信号強度を測定し、信号強度が予め設定した閾値を超えたとき欠陥があると判定して、ウエハ裏面における欠陥ｄの有無を検査する。さらに欠陥ｄが存在する場合に、画像処理検査部５０は、その欠陥ｄに応じたウエハ裏面からの散乱光Ｌｏ(2)を受光した撮像素子１３２の画素数をカウントするとともに各画素位置を特定し、その画素数および画素位置に基づいて欠陥サイズおよび形状を特定する。また画像処理検査部５０は、その欠陥サイズおよび形状とウエハ裏面の合成画像に基づいて、その欠陥ｄを有するウエハ表面のチップＴを特定する。そして、画像処理検査部５０による検査結果およびそのときのウエハ裏面の画像が画像表示装置５２で出力表示される。
【００３５】
このように構成される裏面検査ステージＳＴ２によるウエハ裏面の検査方法について、図１に示すフローチャートを参照して以下に説明する。まず、被検基板であるウエハＷの裏面に照明光Ｌｉを照射する（ステップＳ２０１）。このとき、裏面照明装置１２０から出射された照明光Ｌｉは、裏面検査用ホルダ１１０に保持されたウエハＷの裏面に対して浅い（小さい）角度で照射される。
【００３６】
ウエハＷの裏面に照明光Ｌｉが照射されると、鏡面状のウエハＷの裏面に傷やゴミの付着などがなく正常なウエハＷであれば、ウエハＷの裏面から正反射光のみが発生する。一方、ウエハＷの裏面に欠陥（傷やゴミの付着など）が存在した場合には、照明光Ｌｉがこの欠陥で乱反射され、ウエハＷの裏面から散乱光（乱反射光）も発生する。
【００３７】
そこで次に、ウエハＷの裏面から出射された正反射光が到達しない方向からウエハＷの裏面を撮像する（ステップＳ２０２）。すなわち、裏面撮像装置１３０はウエハＷの裏面から出射された正反射光は裏面撮像装置１３０に入射しない位置に設けられており、ウエハＷの裏面の暗視野画像を撮像する。但し、ウエハＷの裏面に欠陥が存在して、この欠陥に照明光Ｌｉが当たって散乱光が出射された場合には、この散乱光の一部が裏面撮像装置１３０の結像レンズ１３１を介して撮像素子１３２の撮像面上に結像する。このとき、裏面撮像装置１３０の撮像素子１３２にはこの散乱光によるウエハ裏面の撮像を行い、その撮像面上に形成されたウエハＷの裏面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部５０に出力する。
【００３８】
そして、先のステップで撮像したウエハ裏面の画像において、ウエハ裏面の座標位置とウエハ表面に形成されたチップＴの座標位置との対応づけを行う（ステップＳ２０３）。このとき、画像処理検査部５０は、裏面撮像装置１３０から入力された画像信号に基づいてウエハ裏面のデジタル画像を生成し、生成したウエハ裏面の画像に、データベース部５１に記憶されたウエハマップ情報（チップサイズや位置座標情報）に基づいて生成したダイシングラインＤを合成する画像処理を行う。これにより、ウエハ裏面の座標位置がウエハ表面のどのチップＴに相当するかが対応づけられる。
【００３９】
そして、先のステップで画像処理を行ったウエハ裏面の合成画像に基づいて、ウエハＷの裏面における欠陥の有無を検査する（ステップＳ２０４）。具体的には、画像処理検査部５０は、ウエハ裏面の合成画像における（輝度値に相当する）信号強度を測定し、その信号強度が予め設定した閾値を超えたときに欠陥があると判定して、ウエハＷの裏面における欠陥の有無を検査する。さらに、欠陥が存在する場合に、画像処理検査部５０は、ウエハ裏面からの散乱光を受光した裏面撮像装置１３０における撮像素子１３２の画像数をカウントするとともにその画素位置を特定し、これら画像数および画素位置に基づいて欠陥サイズおよび形状を検出する（ステップＳ２０５）。
【００４０】
さらに、画像処理検査部５０は、その欠陥サイズとウエハ裏面の合成画像に基づいて、その欠陥を有するウエハ表面のチップを検出する（ステップＳ２０６）。またこのとき、画像処理検査部５０による検査結果およびそのときのウエハＷの裏面の画像（合成画像も含む）が画像表示装置５２で出力表示され、ウエハＷの状態を目視確認することもできる。なお、上記の方法において、ステップＳ２０３におけるウエハ裏面の座標位置とウエハ表面に形成されたチップＴの座標位置との対応づけを、ステップＳ２０４もしくはＳ２０５の後で行うようにしても良い。
【００４１】
ここで、図４に、一例としての欠陥ｄ１が存在するウエハＷ１の裏面の画像および撮像素子１３２に形成された欠陥ｄ１の像を示し、図５に別の例としての欠陥ｄ２が存在するウエハＷ２の裏面の画像および撮像素子１３２に形成された欠陥ｄ２の像を示す。撮像素子１３２を構成する多数の画素１３２ａのサイズは、実際には欠陥ｄ１，ｄ２に対してもっと小さいが、明瞭な説明のため拡大して図４および図５に示している。ウエハ裏面にこれら欠陥ｄ１，ｄ２が存在する場合、裏面撮像装置１３０における撮像素子１３２からの画像信号に基づいて画像処理検査部５０により生成されるウエハ裏面の画像には、この欠陥ｄ1，ｄ２を示す輝点（所定輝度よりも明るい輝度を有する部分）が現れる。本実施形態では暗視野照明を利用してウエハ裏面を撮像しているため、実際には真っ黒なウエハ裏面の画像上に欠陥ｄ１，ｄ２を示す白い輝点が現れる。
【００４２】
図４に示すようにウエハＷ１の裏面に欠陥ｄ１が存在する場合、この欠陥ｄ１を示す輝点に応じてウエハ裏面からの散乱光を受光した撮像素子１３２における画像１３２ａの数が４３個であり、これが欠陥ｄ１のサイズに相当する。また、この欠陥ｄ１のサイズ（画素数４３個）と、ダイシングラインＤが合成処理されたウエハ裏面の画像とにより、例えばウエハの切欠部Ｎを基準にチップ座標（ｘ，ｙ）を図示のように設定すると、欠陥ｄ１を有するチップＴが、チップ座標（５，２）に相当するチップＴ１であると検出（判断）される。さらに、チップＴ１全体に対応する画素１３２ａの数が９９個であり、これに対して欠陥ｄ１のサイズが画素１３２ａの数が４３個であることから、欠陥ｄ１はチップＴ１にその約４３％を占めるサイズで存在していることが検出される。
【００４３】
また、図５に示すようにウエハＷ２の裏面に欠陥ｄ２が存在する場合、この欠陥ｄ２に応じて受光した撮像素子１３２における画像１３２ａの数が４３個であり、これが欠陥ｄ２のサイズに相当する。また、この欠陥ｄ２のサイズと、ダイシングラインＤが合成処理されたウエハ裏面の画像とにより、上記同様にチップ座標（ｘ，ｙ）を設定すると、欠陥ｄ２がチップ座標（４，３）に相当するチップＴ２、チップ座標（４，４）に相当するチップＴ３、チップ座標（５，３）に相当するチップＴ４およびチップ座標（５，４）に相当するチップＴ５の４つのチップに跨って存在していることが検出される。さらに、上記同様に各チップ全体に対応する画素１３２ａの数が９９個であり、これに対して欠陥ｄ２に応じて受光した画素１３２ａの数が、チップＴ２では６個、チップＴ３では２１個、チップＴ４では３個、チップＴ５では１３個であることから、欠陥ｄ２は、チップＴ２の約６％、チップＴ３の約２１％、チップＴ４の約３％およびチップＴ５の約１３％を占める欠陥サイズで、４つのチップに跨って存在していることが検出される。
【００４４】
以上においては、ウエハＷの裏面を散乱光を用いて検査する例を示したが、これに代えて、ウエハＷの表面検査と同様な正反射光を用いた検査により欠陥の検出を行うようにしても良い。但し、ウエハＷの裏面には回路パターンは形成されておらず鏡面状態であるため、回折光を用いた検査は行うことができない。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る基板検査装置を用いてウエハＷの欠陥検査を行えば、ウエハＷの裏面の欠陥がその表面の回路パターンとどのような表裏位置関係となっているかを検出できるため、ウエハＷをその表面の回路パターン毎に分割して半導体チップを製造した場合、どのチップの裏面に欠陥があるか、さらにはどの程度の大きさの欠陥があるかを把握でき、この欠陥による製品（半導体チップ）に対する性能への影響を統計的に集計する等して評価することができる。これに応じて、例えば、裏面欠陥の大きさ、種類、形状等に応じてどのような影響があるかを判断できるようになり、裏面欠陥に応じて悪影響のある製品を除去して不良、不具合の発生を未然に防止するというような対策をとることもできるようになると考えられる。
【符号の説明】
【００４６】
ＳＴ１  表面検査ステージ              ＳＴ２  裏面検査ステージ
Ｗ  ウエハ                            １０  表面検査用ホルダ
２０  照明光学系                      ３０  撮像光学系
５０  画像処理検査部                  ５１  データベース部
１１０  裏面検査用ホルダ              １２０  裏面照明装置
１３０  裏面撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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